規(guī)?；i場糞污處理關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用及前瞻

別又才

引言
國內(nèi)規(guī)?；i場糞污處理主要采用以達到廢水和固廢全量回收和再利用為目的的資源化利用模式和以達到環(huán)評批復(fù)要求為目的的工業(yè)化處理模式，現(xiàn)實中這兩類模式并不是絕對分開的，一些豬場為了符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求也會在資源化利用的前提下適當(dāng)選用達標處理的工業(yè)化技術(shù)。通過走訪和調(diào)研我國眾多規(guī)?；i場，筆者發(fā)現(xiàn)在實踐中頂層設(shè)計不合理、處理技術(shù)選擇不到位、運營過程中技術(shù)環(huán)節(jié)把握不規(guī)范是導(dǎo)致糞污處理效果不佳的重要原因。為此，本文基于作者多年從事畜禽糞污處理研究的經(jīng)驗和實踐，對我國規(guī)?；i場糞污處理過程中應(yīng)用的技術(shù)進行了系統(tǒng)梳理，并重點針對目前豬場環(huán)保處理中的難點和痛點特別是廢水處理技術(shù)進行了闡述，同時對未來處理方式進行了前瞻性分析，希望對廣大規(guī)模豬場的糞污處理有所啟迪。

在目前規(guī)模豬場糞污處理主流模式

2017年7月7日農(nóng)業(yè)農(nóng)村部針對畜禽糞污綜合利用提出了各地的區(qū)域差異化實施方案以后，規(guī)模豬場糞污處理主流模式主要歸納為兩大類：一是資源化利用模式，二是工業(yè)化處理模式。

資源化利用模式主要有以下幾種：一是全量還田模式，既可以有效地處置污染物，又將其中有用的養(yǎng)分再循環(huán)利用于土壤-植物生態(tài)系統(tǒng)中，是傳統(tǒng)而經(jīng)濟有效的處置方法，具有投資省、能耗低、不需專人管理、運行費用少等優(yōu)點，但是需要有足夠的土地消納；二是自然生物處理模式，主要包括水體凈化和土壤凈化等，前者主要利用氧化塘處理，后者包含土地處理和人工濕地處理等，以時間空間換效果，其凈化機理為過濾、截留、沉淀、物理和化學(xué)吸附、化學(xué)分解、生物氧化以及生物吸收等，對于大型規(guī)?；i場，長時間采用此模式會降低環(huán)境的自我修復(fù)能力；三是采用同位發(fā)酵床模式，可以一次性解決豬糞和豬尿的問題，同步生產(chǎn)有機肥，重點要防范發(fā)酵床死床風(fēng)險；四是異位發(fā)酵床模式，堆垛高度為1.5～1.8 m，地面安裝軌道式翻拋機，頂棚下方接駁噴淋管，每天噴淋后翻拋，由于占地面積大、投資成本高，故豬場目前使用比較少；五是混合厭氧發(fā)酵綜合利用模式，將固廢、廢水混合發(fā)酵，TS濃度控制在6%～8%，包含混合厭氧發(fā)酵、沼氣發(fā)電上網(wǎng)或壓縮制天然氣、余熱回收、沼渣沼液施肥、全程自動化控制等模塊,一般采用兩步濕法發(fā)酵。

工業(yè)化處理方式主要有以下幾種：一是豬場污水的厭氧處理，把污水處理和能源的回收利用相結(jié)合，具有投資省、能耗低、可回收利用沼氣能源、負荷高、產(chǎn)泥少、耐沖擊負荷等諸多優(yōu)點而受到企業(yè)的重視，近幾年來規(guī)模豬場主要采用蓋泄湖式黑膜沼氣池、UASB、CSTR等厭氧工藝。但是研究結(jié)果顯示豬場污水經(jīng)厭氧處理后出水CODcr仍有500ppm以上，難以從根本上解決環(huán)保問題；二是豬場污水的好氧處理，利用水體中的好氧微生物，采取人工強化供氧以提高好氧微生物活性來處理廢水，主要有活性污泥法、生物濾法、生物轉(zhuǎn)盤法、生物接觸氧化法、序批式活性污泥法（SBR）、厭氧/好氧（A/O）法及氧化溝法等，我國豬場污水的好氧處理以SBR和A/O技術(shù)應(yīng)用最為廣泛；三是豬場污水混合處理工藝，采用自然處理法、厭氧法、好氧法等3種工藝組合或者以它們?yōu)橹黧w并結(jié)合其他處理方法組合因地制宜處理廢水，處理后的水易于達標排放，主要有厭氧+一級A/O（或兩級）、厭氧+接觸氧化、厭氧+SBR等工藝，有些企業(yè)在后端再追加生態(tài)處理工藝，出水指標達到或優(yōu)于GB1978-1996的三級畜禽污水排放標準。

江蘇鹽城某豬場SBR工藝安裝現(xiàn)場

規(guī)模化豬場糞污深度處理關(guān)鍵技術(shù)點

規(guī)?；i場糞污深度處理包含固廢和污水深度處理兩個方面：一是將危廢以外的固體廢棄物進行資源化利用，二是將污水深度處理達到環(huán)評批復(fù)要求后排放或者循環(huán)利用。前者技術(shù)相對成熟，關(guān)鍵是企業(yè)要根據(jù)不同情況選擇合適的技術(shù)模式，后者則是企業(yè)的難點和痛點，把握關(guān)鍵技術(shù)點，對關(guān)鍵技術(shù)的選擇與應(yīng)用至關(guān)重要。

豬場固廢資源化利用本質(zhì)上是將豬糞等廢棄物腐殖質(zhì)化以后制成有機肥，技術(shù)已經(jīng)非常成熟，其中同位發(fā)酵和異位發(fā)酵的關(guān)鍵技術(shù)點是控制發(fā)酵物料的含水率不超過65%，確保微生物活性，防范死床風(fēng)險發(fā)生；固廢處理裝備化技術(shù)如軌道式、塔式、滾筒式、層疊式、靜態(tài)好氧式等裝備已經(jīng)應(yīng)用于很多規(guī)模豬場，堆肥效率高、時間短，7～10天可以生產(chǎn)出有機肥產(chǎn)品，關(guān)鍵點在于保持設(shè)備穩(wěn)定運行、控制能耗。

廣州某豬場靜態(tài)好氧堆肥有機肥半成品出庫現(xiàn)場

隨著環(huán)保監(jiān)管日益嚴格，污水深度處理已經(jīng)是很多規(guī)?；i場的必然選擇。傳統(tǒng)工業(yè)污水處理技術(shù)已經(jīng)在規(guī)?；i場中得到較為廣泛的應(yīng)用，生態(tài)處理技術(shù)也得到了進一步的發(fā)展，總體而言，控制好活性污泥、確保微生物體系穩(wěn)定、提升BOD5/CODcr的比值來加強可生化性是關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)。“厭氧+一級A/O”工藝適用于采用人工干清糞模式后固液分離的廢水，關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點是在調(diào)整微生物結(jié)構(gòu)、C/N比、堿度后再進入好氧環(huán)節(jié)，調(diào)整微生物結(jié)構(gòu)重點是關(guān)注指示生物，其中膜袋蟲、尾絲蟲是CODcr指示生物，腎形蟲是pH和NH3-N指示生物，系統(tǒng)穩(wěn)定運行后出水可以達到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》?！皡捬?SBR+生態(tài)處理”和“厭氧+兩級A/O+生態(tài)處理”工藝可以承擔(dān)水泡糞污水的污染物濃度負荷。該技術(shù)需要對活性污泥的耗氧速率（OUR）、脫氫酶的活性、BOD5/CODcr等參數(shù)時常監(jiān)測，運行穩(wěn)定出水可以達到《污水綜合排放標準》一級標準?！皡捬?接觸氧化”工藝適用于低濃度且排放指標要求不高的豬場廢水，在運行過程中要特別注意活性污泥的回流，監(jiān)測混合液懸浮固體濃度（MLSS）、觀測SV30指標，出水水質(zhì)可以接近《畜禽養(yǎng)殖污水排放標準》。

綜上所述，在選擇深度處理關(guān)鍵技術(shù)時，首先要提前做好頂層設(shè)計，一是要認真研究環(huán)評批復(fù)要求，合理選擇處理技術(shù)，二是要摸清企業(yè)實際家底，通過資源化利用和深度處理組合方式降低投資與運行成本，三是出水用于還田的，還要針對不同作物對營養(yǎng)和水量需求做消納平衡計算，防止地表徑流產(chǎn)生，確保對周邊環(huán)境不產(chǎn)生二次污染。

梯度處理與介循環(huán)利用技術(shù)初探

隨著豬場規(guī)模不斷擴大，單個規(guī)模豬場排污量成倍增加，超大型規(guī)模化豬場日污水產(chǎn)生量甚至超過2000m3，這就導(dǎo)致很多豬企配套的糞污處理設(shè)施以及還田消納的土地面積不能適應(yīng)豬場規(guī)模擴張的需求。因此，未來我國規(guī)模化豬場需要尋找新的技術(shù)和模式來解決糞污出路問題。實踐證明，豬場廢水單獨厭氧處理后還田或者一刀切達標排放都不是最優(yōu)選擇，而結(jié)合每個豬場的特點以及所處的周邊環(huán)境，采用梯度處理的方式逐步解決環(huán)保問題是一個不錯的選擇，其核心理念是根據(jù)不同介質(zhì)對水體營養(yǎng)濃度的不同需求分段資源化利用，具體而言，以原水為起點進行梯度處理，采用合適的技術(shù)逐步消減污染物濃度，邊處理邊利用，使合適濃度的廢水在適當(dāng)?shù)臈l件下回歸到合適的介質(zhì)，減少豬場在環(huán)保上的投入的同時減輕豬場周邊的環(huán)境壓力，既可以規(guī)避土地消納面積不足、沼液全量還田導(dǎo)致的二次污染，又可以避免一刀切、走回2016年以前必須全部達標排放的老路子，達到養(yǎng)殖廢水處理和介循環(huán)的動態(tài)平衡。

四川綿陽某養(yǎng)殖集團沼液直接還田種植麥冬

按照梯度處理理論，原水是起點，沒有無害化處理則無介質(zhì)可以接受，否則違法；第一梯度是原水通過厭氧發(fā)酵處理后的產(chǎn)物即沼液，是豬場廢水無害化處理的必經(jīng)階段，同時轉(zhuǎn)化為沼氣作為能源再利用，實現(xiàn)水體中的碳減排，實測粵北某豬場每天產(chǎn)生廢水300m3，進水CODcr濃度為6800ppm，日均產(chǎn)沼氣885.9m3，年發(fā)電經(jīng)濟效益為28.5萬元（未計算發(fā)電機保養(yǎng)與維修），而且沼液中有機質(zhì)含量為34.2%～45.0%，含有13種氨基酸，對立枯絲核菌、雪腐鐮刀菌等30種植物病原菌有抑制作用，在土地面積足夠的情況下將沼液完全還田是最優(yōu)模式；而沼液通過一體化生態(tài)生化技術(shù)繼續(xù)消解屬于第二梯度處理，其CODcr和氨氮濃度可以進一步消減，按照一個存欄3000頭母豬的自繁自養(yǎng)場年出欄75000頭商品豬計算，將沼液采用一體化生態(tài)生化技術(shù)技術(shù)處理后還田種植牧草，土地可以承載的生豬出欄水平為2330頭/hm2，大幅提高單位土地的承載力；第三梯度處理需要采用工業(yè)化生化技術(shù)方可實現(xiàn)，CODcr可以下降到200 ppm以下，達到農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準，水體中的碳進一步減排，最近國家對農(nóng)灌做出了明確規(guī)定，特別強調(diào)應(yīng)當(dāng)保證其下游最近的灌溉取水點的水質(zhì)符合農(nóng)灌水質(zhì)標準，而且養(yǎng)殖企業(yè)必須和周邊農(nóng)戶簽訂灌溉合同方可外排；第四梯度處理主要針對要求更加嚴格的出水指標的企業(yè)，局部地區(qū)如浙江、福建、湖南、湖北等地已經(jīng)開始執(zhí)行綜合一級排放標準，盡管目前技術(shù)上可行，但是對企業(yè)在投資與運營成本上造成了極大的困擾，環(huán)保投資達到2萬元/m3水以上；企業(yè)將豬場廢水處理后回用于非帶豬沖欄，則是將第五梯度的處理與介循環(huán)結(jié)合的最高階段，豬場廢水處理到此階段，完全做到循環(huán)利用，前提是做好回用水消毒工作，消除生物安全風(fēng)險隱患，防止病原體再次進入生產(chǎn)區(qū)。

結(jié)論與展望

規(guī)?；i場糞污處理中固廢處理技術(shù)還在不斷創(chuàng)新，比如豬糞碳化后用于污水處理以及磷酸銨鎂復(fù)合肥的生產(chǎn)、黑水虻蛋白轉(zhuǎn)化技術(shù)的裝備化與自動化、全量豬糞多級發(fā)酵技術(shù)的研究、豬舍糞溝內(nèi)淘洗技術(shù)與厭氧一體化技術(shù)應(yīng)用、納米膜就地堆肥技術(shù)的發(fā)展等，不同企業(yè)可以因地制宜采用不同的技術(shù)進行處理，將有機肥生產(chǎn)與大型種植戶使用無縫對接。

而豬場廢水處理卻是目前企業(yè)的痛點和難點，污水處理技術(shù)的合理選擇以及介循環(huán)利用在規(guī)?；i場環(huán)保處理中的權(quán)重越來越大，隨著技術(shù)不斷進步，比如厭氧氨氧化技術(shù)、短程消化反硝化技術(shù)、生化生態(tài)耦合技術(shù)的發(fā)展與逐步應(yīng)用，讓規(guī)模豬場有了更多的選擇，采用合理的技術(shù)組合進行設(shè)計、強化運營管理以及規(guī)劃好處理后水的出路是當(dāng)前多數(shù)企業(yè)解決問題的良好途徑，伴隨豬場廢水梯度處理技術(shù)的不斷完善以及沼液還田利用的技術(shù)和手段的多樣化發(fā)展，未來畜禽糞污的處理模式還會更加的多元化。

作者簡介

別又才，博士，特聘教授。主要研究方向為畜禽養(yǎng)殖環(huán)保問題并轉(zhuǎn)化為落地應(yīng)用方案，建立養(yǎng)殖場全天候、全方位、全系統(tǒng)的達標治理和資源化利用模式。近幾年走訪國內(nèi)豬場超過500家，為多家養(yǎng)殖（集團）公司提供技術(shù)服務(wù)，為政府、企業(yè)、協(xié)會講授豬場環(huán)保治理技術(shù)公開課或者培訓(xùn)超過60堂。